- -
- 100%
- +
Родившиеся в Берлине Эрика и Герда Вагнер потеряли друг друга во время войны и встретились только через сорок четыре года. Сходств в их биографии оказалось немало: у обеих летом 1992 года был вырезан аппендикс, а в 1969 году прооперирована грудь, обе страдали приступами мигрени. Герда родила семерых детей, Эрика семь раз была беременна. У обеих неважное зрение, обе любят оперетту, коротко стригут волосы, предпочитают носить брюки и пуловеры…
Родные братья, американцы Джим Льюис и Дим Спрингс, разлученные из-за развода родителей еще в младенчестве, встретились лишь спустя тридцать лет и выяснили, что оба были женаты второй раз, первых жен звали Линда, вторых – Бетти, у обоих были собаки по кличке Той, оба курили сигареты одной марки, в школе терпеть не могли грамматику и математику, оба в одном и том же возрасте прибавили сразу по пять килограммов и так далее…
Луис Кейт, специалист по проблеме близнецов, называет, например, случай, когда одна из сестер-двойняшек погибла в авиакатастрофе над Канарскими островами. Как позже выяснилось, вторая сестра в это время почувствовала внезапно страшную боль, ее тело «словно начало полыхать огнем»…
У семнадцатилетних близнецов Джонатана и Джейсона Флойд, живущих в английском городе Веймуте, почти одновременно обнаружили аппендицит. Сначала попал на операционный стол Джонатан, а ровно через двадцать четыре часа – Джейсон, находившийся в это время примерно в пятистах километрах от брата, в другом городе.
Энтони Хобс не видел своего брата-близнеца несколько лет. Они даже не перезванивались. Энтони был так занят работой в фирме, что не имел ни часа свободного времени. Поэтому сильные боли в груди он сразу связал с переутомлением и обратился к своему врачу. Однако тот не нашел никаких отклонений. Каково же было удивление Энтони, когда ему позвонила жена брата-близнеца и сообщила, что тот попал в автомобильную аварию и получил повреждение грудной клетки. Грудь у Энтони Хобса болела именно в том месте, где у его брата был перелом ребер.
Наблюдения профессора Гейдельбергского университета Фридриха Фегеля показали, что у однояйцевых близнецов, даже разлученных в раннем возрасте, абсолютно сходны электроэнцефалограммы (ЭЭГ), то есть графически выраженная активность головного мозга. Периоды сна, прием алкоголя, стрессовые ситуации и прочее отражаются на ЭЭГ близнецов сходным образом, благодаря их биохимическому и биофизическому, на молекулярном уровне, сходству.
«Ценность близнецового партнера для соблизнеца с самого рождения так высока, – сообщают наблюдающие близнецов врачи, – что отношения в близнецовой паре можно охарактеризовать как симбиотические (D. Ortmeyer, 1970). Если у одиночно рожденного ребенка основной проблемой является преодоление симбиотических связей с матерью, то близнецы должны решить еще одну не менее серьезную проблему – „отграничить“ себя от своего партнера по близнецовой паре, причем чем больше сходство, тем более сложной задачей это становится. Даже крохотный младенец, еще не научившийся передвигаться, каким-то удивительным образом умудряется повернуться в кроватке так, чтобы быть как можно ближе к своему близнецу. Он тянет к нему ручки, прислушивается к его дыханию, может сосать его пальчики и др. Характерным явлением для близнецов бывает употребление местоимения „мы“ вместо „я“, они позже узнают себя на фотографии, в зеркале, позже одиночно рожденных начинают употреблять собственное имя, откликаются не только на свое, но и на имя близнеца, Развитие личности близнецов, обретение ими чувства собственной идентичности, характеризующиеся отделением себя от других, овладением схемой тела, во многом зависят от характера взаимоотношений в одной близнецовой паре, от того, как они воспринимают себя и друг друга…»
Иными словами, близнецы, живущие рядом, в одной семье, разделяют навыки и умения между собой, словно являются единой личностью.
Ученые выделяют в паре близнецов и разделение ролей: один из них берет на себя функции лидера, другой – совести; один активен и направлен вовне, другой пассивен и не нуждается во внешнем мире. Известны случаи, когда один близнец становился для своего брата или сестры посредником в общении с другими людьми. Второй ребенок не умел (или не видел необходимости?) учиться этому, он общался только со своим «переводчиком» и очень часто на своем языке. Так, однояйцовые близнецы Катя и Маша полностью разделили свои навыки: Катя умела писать, но не умела считать, а Маша не умела писать, но умела считать. Созданием собственного языка близнецы ставят барьер между собой (двумя) и внешним миром. Иногда эти языковые барьеры приводят к тому, что близнецы вообще отказываются от общения с другими людьми. Однако они не чувствуют себя ущемленными. Им вполне хватает общения друг с другом. Для этого общения часто вовсе не нужны слова: близнецы понимают друг друга на каком-то ином уровне, минуя вербальный ряд. Эта особенность близнецов нередко мешает им в жизни. Например, взрослые близнецы тяжело переживают разлуку друг с другом, они не могут работать в разных местах, служить в армии, если не попали в одну часть, им трудно обрести спутника жизни. Все это свидетельствует о том, что многие близнецы воспринимают себя единым целым, одной личностью. Конечно, не обязательно, что любая близнецовая пара так жестко разделяет свои навыки и приоритеты. Взаимоотношения внутри такой пары могут развиваться по четырем сценариям:
• соперничество, ведущее к отдалению близнецов друг от друга;
• взаимодополняющее (комплементарное) соподчинение, ведущее к сближению близнецов и их взаимозависимости;
• равноправие;
• конформность, приводящая к полному сходству установок близнецовых партнеров.
Удивительно, но неразделенные близнецы, благодаря «сортировке функций», имеют больше различий, чем разлученные в раннем возрасте. Люди, вынужденные расстаться со своей второй половинкой, почти дословно цитируют судьбу друг друга. Именно у них совпадают время и характер болезни, количество детей, имена супругов и клички домашних животных, именно они одеваются в соответствии с «общим вкусом» и предпочитают одни и те же блюда. Даже если какие-то способности ребенка-близнеца остаются нереализованными, они все равно дают о себе знать.
Разлученные в раннем детстве сестры-близнецы Тамара и Саша не знали о существовании друг друга. Потеряв Тамару во время войны, мать разыскала ее только спустя тридцать лет. Девочку удочерила крестьянская семья, она воспитывалась в деревне, окончила семь классов и работала дояркой. Саша, которая росла с матерью, после школы стала сначала студенткой Института имени Репина, а потом с успехом работала архитектором. Когда молодые женщины встретились, выяснилось, что неграмотная Тамара тоже имеет пристрастие к изобразительному искусству. С гордостью она привела свою настоящую мать и сестру в сарайчик, где хранилась ее «коллекция» – выдолбленные из дерева ложки, блюда, украшенные грубой, но самобытной резьбой. На досуге Тамара любила помечтать, как она украсит новый дом, который несколько лет уже строил ее муж. Кстати, мужа Тамары звали Егор, а мужа Саши – Георгий.
Жила-была овечка…
Но вернемся непосредственно к нашей теме. Все споры и страхи, связанные с клонированием, появились после удачного эксперимента Йена Вилмута, которому удалось клонировать безвестную шотландскую овечку по кличке Долли. До этого умели уже проделывать подобный фокус с лягушками. У нас тогда еще – в Советском Союзе – группа ученых клонировала мышку Машку.
Почему же именно клонирование Долли вызвало такой шум? В чем-то этот шум вызван искусственно, ведь технология клонирования во всех трех случаях отличается только деталями. А факт остается: да, это создание рукотворной жизни, да, это вмешательство в основу всего живого – генный аппарат. Но почему общество «проглотило» крысу и лягушку, не поперхнувшись? Почему клонирование овцы заставило серьезных политических мужей предвещать конец света? Я думаю, ответ простой. Ни лягушка, ни крыса не представляют для людей, далеких от науки, большого интереса или ценности. Лягушкой больше, лягушкой меньше… А овца – животное сельскохозяйственное, полезное, крупное к тому же. После овцы на очереди и сам венец природы.
Чтобы вы поняли суть эксперимента Вилмута, я попытаюсь объяснить, как вообще происходит процесс клонирования. С растениями человек проделывал эту операцию не менее четырех тысячелетий. И ни у кого это не вызывало ни малейшего протеста. Клонирование растений называется в сельском хозяйстве разведением отводками, глазками, почками, черенками. Если у вас есть садовый участок, вы и сами много раз клонировали растения. А если вы пробовали прививать свои яблони или груши, плотно прибинтовывая черенок одной ветки к другой, так вы занимались еще и селекцией, или гибридизацией, иначе – улучшением свойств дерева. Но растения устроены гораздо проще животных. У животных размножение происходит половым путем, то есть, чтобы получить кролика, нужно иметь женскую и мужскую хромосомы, яйцеклетку и сперматозоид. Если нет двух носителей информации – процесс не пойдет.
Чтобы создать малютку Долли, Йен Вилмут взял эмбриональную яйцеклетку овцы одной породы и донорское ядро клетки молочной железы другой взрослой (шестилетней) овцы. Академик РАМН Геннадий Сухих и член-корреспондент РАМН Вадим Репин в книге «Медицинская клеточная биология» пишут: «Схема эксперимента выглядела следующим образом. Донорские клетки выделяли из эпителия молочной железы сукотной шестилетней овцы породы Finn Dorset. Клетки эпителия молочной железы выращивали в „бедной“ питательной среде (содержащей в пять раз меньше концентрации всех компонентов). В этих неблагоприятных условиях ядра дифференцированных клеток полностью переходили в неактивное состояние. Этот способ репрограммирования ДНК соматических клеток в дефицитной питательной среде был первым важным открытием шотландских ученых. С помощью суперовуляции получали десятки неоплодотворенных яйцеклеток овцы породы Scottish Blackface. Из яйцеклеток с помощью микроманипулятора удаляли пронуклеус. Яйцеклетку без ядра и эпителиальную „голодную“ клетку присасывали к концу микропипетки. Когда две клетки образовывали плотный контакт, пропускали электрический разряд. Первый электроразряд применялся для слияния двух клеток, второй был необходим для запуска дробления клетки. Использование электрического разряда для слияния и запуска развития явилось вторым важным методическим новшеством лаборатории. (Авторы получили патент на метод слияния и клонирования химерных искусственных зародышевых клеток.)»
Долли была первой. Через четыре месяца после ее рождения появилось на свет еще пять овечек из выращенных искусственно половых клеток.
В июне 2000 года специалистам удалось получить успешные клоны овечек с измененной ДНК. Шотландские ученые смогли осуществить клонирование, при котором генетический материал клона был «подправлен» в лучшую сторону. Так появилась на свет не то дочь, не то сестра, не то дублер Долли – овечка Полли, несущая в себе человеческий ген.
А в марте 2000 года удалось клонировать свиней. В научно-исследовательском центре появились на свет пятеро здоровых поросят. Считается, что клонировать свиней труднее, чем овечек или коров, потому что нужно иметь несколько здоровых эмбрионов (свиньи не рожают по одному поросенку). Но клонирование свиньи – очень важный факт для науки, ведь внутренние органы этого животного очень подходят для трансплантации людям. Нужно только генетически замаскировать «свиной подарок», чтобы организм человека его не отторгал. Работы в этом направлении уже ведутся: ученые изучают ген, который отвечает за непринятие чужеродных тканей иммунной системой человека. Одновременно делаются опыты по внедрению человеческих генов в хромосомы свиней-клонов. Аналогичные исследования проводят и с применением генной инженерии, пытаясь вырастить свинок без мешающего гена.
Сегодня существует несколько методик клонирования. Основные – близнецовое деление и пересадка клеточного ядра.
При близнецовом делении клетки первичного эмбриона разделяют на ранней стадии развития (когда существуют еще две, четыре или более клеток). В этот период эмбриональные клетки еще многофункциональны, и из них можно получить одинаковые копии существующего эмбриона. Этот способ клонирования почти идентичен естественному процессу образования однояйцевых близнецов, поэтому для ученых малоинтересен (хотя предельно прост).
Другой метод (именно он был использован в эксперименте Йена Вилмута) основан на пересадке клеточного ядра. Впервые подходы к такой процедуре были нащупаны ученым Уилладсеном, который получал эмбриональные клетки из восьми – и шестнадцатиклеточных зародышей телят и овец и вводил их в яйцеклетки с удаленным ядром. Затем «собранные» эмбрионы подсаживались в матку суррогатной матери-кормилицы. Но опыты показали, что метод имеет массу недостатков: генетический материал из «подсаженной» клетки не мог обеспечить полноценного развития зародыша.
Появились отрывочные сведения и о третьем методе, основанном на принципе замещения генетического кода. Теперь воспроизводства клонов животных можно добиться с помощью простой инъекции. В кровь взрослой особи, подлежащей клонированию, вводится так называемый «прыгающий ген» – биологический катализатор, который начинает регулировать построение всей цепочки ДНК вынашиваемого плода. По существующей методике модифицированный ген вводится в яйцеклетку. Новый метод проще и доступнее.
Естественные и неестественные мутации
Создатель первого клонированного животного доктор Вилмут считает, что, «весьма возможно, Долли проживет нормальную жизнь, ничем не отличающуюся от жизни других овец». Правда, если судить по состоянию хромосом, возраст Долли на шесть лет превышает реальный, то есть вместе с информацией о генетическом строении она получила и специальный «пакет данных», где хранится информация о возрасте. Это тот биологический возраст, который соответствует возрасту овцы, предоставившей клетку своего вымени. Ученые давно уже знают, что чем короче так называемые теломеры, тем старше животное или человек. С возрастом длина теломер сокращается – это соответствует началу процесса старения. Так что теломеры Долли точно отвечают возрасту овцы-матрицы. И этот факт вызывал особое беспокойство: укорочение теломер автоматически приводит к уязвимости клеток на генетическом уровне, к мутациям и раку. Но спустя несколько лет после эксперимента страсти немного улеглись, хотя до сих пор звучат встревоженные голоса.
Что касается высокой смертности среди клонированных зародышей (например, Долли была единственной удачной попыткой из двухсот двадцати семи эмбрионов), то, по мнению исследователя Рудольфа Яниша из Массачусетса, она вызвана тем, что зародыши не в состоянии правильно прочесть свой генетический код. Профессор Яниш отслеживал развитие клонированных мышей. Известно, что геном мыши и человека состоит примерно из равного количества звеньев (тридцати тысяч генов). Одни гены в процессе создания эмбриона включены, другие – выключены. Это нормально и для клонированных, и для неклонированных животных. Наблюдение шести генов, которые должны быть включенными у любого живого существа, показали, что у клонированных мышей не все они были включены.
Но гораздо хуже, что могут рождаться внешне нормальные животные с генетически запрограммированным разрушением мозга или болезнями иммунной системы, которые проявятся через много лет. Японские специалисты из токийского Национального института инфекционных заболеваний подтверждают: клонированные животные долго не живут и отличаются пониженной способностью бороться с болезнями. Японцы брали для опытов двенадцать клонированных мышей и столько же – рожденных естественным путем. По их наблюдениям, клоны начали умирать через триста одиннадцать дней жизни. За это же время умерла только одна «нормальная» мышь. Такие показатели связаны, по мнению японцев, с тем, что иммунная система не могла бороться с инфекциями и производить достаточное количество нужных антител. Большая часть клонов скончалась от острого воспаления легких и болезней печени.
Итак, сейчас постоянно звучат испуганные голоса, что клонирование даст множество неестественных мутаций. В связи с этим возникает вопрос: а какие мутации считать естественными? Ведь любое новое качество, которое появляется у животных или растений, – это результат нового соединения в старом генетическом аппарате, следовательно – это мутация. Все внутривидовые изменения – это тоже мутации. Когда-то предки зебры были с длинными шеями и без полосок. Но зебре с длинной шеей нелегко бегать, а без полосок среди саванной растительности трудно прятаться. За долгое время шея животного укоротилась, а тело стало полосатым, то есть закрепились новые признаки, произошла мутация. До сих пор непонятно, как происходит процесс внедрения новых качеств. По одной версии (дарвиновская теория эволюции), от момента появления первых изменений до полного усовершенствования качеств проходят миллионы лет. По другой теории, зарождение и внедрение новых признаков идет скачкообразно. Какие-то мутации приживаются и становятся отличительной видовой чертой, а какие-то не находят у генов поощрения. Например, у какой-то крокодилихи мог бы родиться мутировавший детеныш с крыльями, но этот признак не смог бы закрепиться, поскольку среда обитания рептилий не предполагает умения летать – им это просто не нужно. По большому счету, естественными являются даже мутации, полученные в результате экстремальных воздействий. Неестественным может быть способ появления мутации, но не она сама. Дегенерация клеток и появление злокачественных опухолей после радиационного поражения – тоже мутация, только не видовая, а мутация клеток организма. Неестественна причина, вызвавшая искажение клеточной ДНК, но сама мутация вполне естественна: это ответ клеток на лучевое воздействие. Не будет неестественной и мутация у потомков людей, получивших дозу радиации. Это естественная перестройка ДНК, правда дегенеративная. Не все мутации ведут к улучшению вида, хотя, еще раз повторюсь, они происходят по вполне естественным причинам.
Нельзя считать одни мутации (которые помогают нам стать лучше и умнее) естественными, а другие (которые не способствуют уму и здоровью) неестественными. Селекционеры на протяжении веков используют способность растений и животных создавать мутации для выведения новых пород. Например, именно мутации позволили вывести породу свиней, дающую большее количество мяса; именно мутации помогли в создании коров, дающих больше молока; именно мутации привели к появлению морозоустойчивой пшеницы и прочих полезных злаков.
В результате мутаций (при умелом отборе растений) были созданы так называемые сельскохозяйственные и садовые культурные растения. Но почему-то эти мутации принято считать естественными! Хотя, если следовать логике, использование в разведении кошек и собак инбридинга (близкородственного скрещивания) никак не назовешь естественным. Ведь при таком скрещивании выводят потомство от братьев и сестер, сыновей и матерей, отцов и дочерей. У человека подобные отношения в семье называются инцестом и преследуются законом. Вот почему я хочу, чтобы вы поняли: в биологии неприменима моральная оценка мутаций. Все мутации естественные. А вот уж влияние этих мутаций на потомство может быть негативным или позитивным. Причем нередко при ближайшем рассмотрении трудно понять, какая произошла мутация – полезная или вредная. Наверное, если бы тысячи веков назад не произошла случайная перестановка генетических блоков в геноме древнего человека, мы до сих пор бегали бы по джунглям с каменным топором. Именно мутации мы обязаны развитием нашего мозга.
В науке существует понятие кроссинговера, точко-вой мутации, инверсии. Вот, собственно, пути для мутации генов.
Первый путь – наиболее стандартный. Это обычное перемешивание отцовских и материнских генов при образовании эмбриона. Отцовские и материнские гены имеют единицы наследственности, доставшиеся им от самых древних предков, и более молодые – например, полученные от прадедушки, который, в свою очередь, получил их от одного из своих предков или у которого в результате ошибки копирования случайно образовалось уникальное сочетание букв нуклеотидного алфавита. Так что в каждом из нас живут гены древние и гены молодые, и все время, при каждом образовании новой жизни, эти гены тасуются и тасуются.
Другой путь – точковая мутация – объясняется самим названием. Это ошибка репликации, сродни опечатке. Например, в книге вместо «луг» напечатано «лук». Изменился смысл? Конечно. Так и при точковой мутации «неправильная буква» нередко полностью меняет значение всей инструкции. В одних случаях это идет на пользу эволюции, в других – во вред.
Кроме такого типа ошибок есть еще инверсия, то есть перестановка целой группы знаков. Иногда часть хромосомы при копировании поворачивается наоборот или просто перемещается в другое место, вклинивается в уже записанную инструкцию для сборки. Оказавшись в новом месте, такой участок сцепляется с соседними генами, и образуются новые качества: квадратный помидор (реальное изобретение генетиков Израиля) или морозостойкий виноград (достижение мичуринцев). Эти новые качества можно получить случайно (ген сам по себе встал не на свое место) или искусственно, методом переноса участка хромосомы в нужное место. Каким бы способом ни было достигнуто это изменение, процесс образования нового растения или животного происходит вполне естественным путем.
В биоинженерии как раз и идет работа с мутацией в результате перестановки или введения чужеродных генов. Нет ничего страшного в «тонких операциях» на уровне клетки и ДНК. На самом деле селекционеры работают со своим материалом «лопатой», а генетики – биологическими орудиями труда, в основном вирусами.
Фенотип и генотип
Мутации мутациями, но мы, люди, в основном существа социальные. Поэтому все, что вы читали о генетической предопределенности, – наполовину миф. Достаточно вспомнить массу историй о приемных детях, которых воспитывали в семьях, занимающих определенные социальные ниши. Например, ребенок алкоголиков, принятый во младенчестве в семью трезвенников, вряд ли пристрастится к спиртному. Ребенок от нормальных родителей, попавший в среду наркоманов, имеет больше шансов стать наркоманом. Это общеизвестные факты, подтвержденные статистикой. Вот почему можно клонировать маленьких Адольфов из генетического материала Гитлера, но из этих детей практически невозможно вырастить Адольфа Гитлера.
Социальная ориентация семьи закладывает тип поведения. В человеке воспитуемое стоит гораздо выше наследованного. В целом фенотип подавляет генотип. Всем известно, что маленькие дети одарены талантами. Если эти таланты развивать, могут вырасти будущие художники, поэты, музыканты. Но почему-то в семье инженеров вырастает ребенок, зачастую стремящийся возиться с механизмами, в семье врачей дети выбирают профессию врача, в семье сталеваров сыновья идут работать на металлургический комбинат. А страсть будущего сталевара к рисованию, доктора – к литературе, а инженера – к хоровому пению чаще всего так и остается лишь увлечением детства. Требуется слишком высокая одаренность вкупе с нонконформизмом, чтобы талант не погиб, если его не пестуют. Вот почему все случаи, когда из «простых» семей выходили люди искусства, связаны с очень высокой степенью одаренности.
Тут мы обращаемся к интересной теме – фенотипу. Если генотип – это то, что записано в нашей ДНК, иными словами строение нашего тела, особенности психики, уровень эмоциональности и т. п., инструкции, параметры для сборки, то фенотип представляет собой совокупность свойств, которые формируются в результате взаимодействия генотипа и внешней среды.
Доктор Докинз пишет: «С любой разумной точки зрения естественный отбор не действует на гены непосредственно. ДНК окутана белком, запеленута в мембраны, защищена от внешнего мира и невидима для естественного отбора. Если бы отбор пытался непосредственно выбирать молекулы ДНК, то ему едва ли удалось бы найти для этого какой-нибудь критерий. Все гены так же сходны друг с другом, как все магнитофонные ленты. Важные различия между генами проявляются только в их эффектах. Это обычно означает их воздействие на процессы эмбрионального развития и тем самым на форму тела и поведение. Гены, добившиеся успеха, – это те гены, которые, находясь в среде, подверженной воздействию всех остальных генов данного эмбриона, оказывают на этот эмбрион благотворное воздействие. „Благотворное“ означает, что под их воздействием из эмбриона, по всей вероятности, разовьется удачливый взрослый индивидуум, который, скорее всего, будет размножаться и передаст эти самые гены последующим поколениям. Термин „фенотип“ используют для обозначения внешнего проявления гена – того эффекта, который данный ген по сравнению со своими аллелями оказывает на тело через процесс развития. Фенотипическим эффектом какого-нибудь определенного гена может быть, например, зеленый цвет глаз. Практически большинство генов обладают более чем одним фенотипическим эффектом (например, зеленые глаза и курчавые волосы). Естественный отбор благоприятствует одним, а не другим генам не из-за природы самих генов, а из-за их последствий – их фенотипических эффектов».